發(fā)布時(shí)間：2021-01-17 07:12

　　近些年,隨著航空工業(yè)的飛速發(fā)展,對(duì)薄壁鋁合金零件的需求增加,但是鋁合金塑性低、成形性差,室溫拉深成形極限低。本文提出鋁合金筒形構(gòu)件超低溫差溫拉深新工藝,利用鋁合金板材在超低溫下強(qiáng)度和延伸率同時(shí)提高的雙增效應(yīng),以及溫?zé)釕B(tài)下流動(dòng)應(yīng)力降低的差溫效應(yīng),研究超低溫差溫成形新工藝方法,研究了不同的溫度梯度、工藝參數(shù)對(duì)成形的影響規(guī)律,提高復(fù)雜鋁合金構(gòu)件的成形極限。本文通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,研究了5182鋁合金在不同工藝參數(shù)和溫度場(chǎng)下脹形和筒形件拉深過程,分析不同的工藝參數(shù)和溫度梯度對(duì)其成形的影響,以獲得不同工藝參數(shù)下5182鋁合金的成形極限。針對(duì)本實(shí)驗(yàn)對(duì)低溫環(huán)境的需要,開展了超低溫差溫成形測(cè)試裝置設(shè)計(jì)。為滿足實(shí)驗(yàn)要求,該裝置包括:超低溫冷卻系統(tǒng)、保溫箱、冷卻劑回收裝置、排氣裝置、在線采集系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的凸模、凹模、壓邊圈等結(jié)構(gòu),通過對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)＞叩慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以滿足筒形件的成形需要,為滿足實(shí)驗(yàn)降溫和加熱的要求,開展了模具冷卻溫度場(chǎng)模擬,獲得了合理的模具溫度分布。計(jì)算得到了凸凹模間隙及相關(guān)尺寸,設(shè)計(jì)出合理的超低溫差溫成形測(cè)試裝置。開展了5182鋁合金室溫和低溫脹形過程數(shù)值模擬研究... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

不同鋁合金材料彈性模量在低溫下與室溫下的比值[4]

?慷群涂估?慷仍黽印Ｔ誆煌?奈露群統(tǒng)中?奔湎露?105鋁合金進(jìn)行低溫處理，然后在室溫下進(jìn)行拉伸測(cè)試，結(jié)果表明對(duì)鋁合金進(jìn)行低溫處理對(duì)其在室溫下的拉伸性能沒有明顯影響。孫曉紅等[7]以5083-O鋁合金薄板為研究對(duì)象，使用高低溫環(huán)境箱進(jìn)行高低溫拉伸試驗(yàn)，其中低溫箱溫度為-80℃~100℃，高溫箱溫度為200℃~500℃。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，5083-O鋁合金其抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度會(huì)隨著溫度升高而不斷降低，延伸率隨溫度的升高而增加，在溫度未達(dá)到100℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度無明顯變化，200℃之后，顯著下降，并且對(duì)溫度敏感性高。其結(jié)果如圖1-2所示。a)不同溫度下的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度b)不同溫度下的延伸率圖1-2不同溫度下5083-0鋁合金高低溫拉伸性能[7]蔣顯全等[8]研究了在O、H19和H26條件下，3012鋁合金在-175300℃時(shí)的拉伸性能。結(jié)果表明在這三種不同條件下3012鋁合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度隨著溫度升高而顯著下降。在-175℃和300℃下，三種狀態(tài)的3012鋁合金的抗拉強(qiáng)度分別為155MPa，298MPa，49MPa和211MPa，39MPa。并且三種狀態(tài)的力學(xué)性能對(duì)溫度較為敏感，強(qiáng)度隨溫度升高而增加。在25℃以下的低溫下，不同狀態(tài)下

低溫力學(xué)性能和斷口形貌分析，并將其與室溫下的力學(xué)性能和斷口進(jìn)行了分析比較，結(jié)果如圖1-2所示。隨著溫度降低，母材的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和延伸率均表現(xiàn)出增加的走向。從室溫到-120℃，F(xiàn)SW接頭的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度的數(shù)值大小沒有變化，但是伸長(zhǎng)率略有增加。在低溫條件下，-182℃溫度下的焊接接頭強(qiáng)度遠(yuǎn)高于室溫，而伸長(zhǎng)率略高于室溫，但相差不大。2219鋁合金母材和FSW接頭的斷口是塑性斷裂，由不同大小的韌窩和撕裂嶺組成；但FSW的斷口韌窩不僅小而且較淺，撕裂棱相對(duì)較少，并且有第二相粒子。a)20℃b)-120℃c)-182℃圖1-22219T62FSW接頭斷口分析[12]胡鐵牛等[13]研究了熱處理工藝對(duì)2195鋁鋰合金的低溫力學(xué)性能的影響，對(duì)材料進(jìn)行單向拉伸實(shí)驗(yàn)，通過對(duì)拉伸斷口的SEM觀察和對(duì)固溶時(shí)樣品的XRD與TEM研究，發(fā)現(xiàn)2195鋁鋰合金在77K時(shí)的抗拉強(qiáng)度得到了顯著提高。相應(yīng)的優(yōu)化工藝參數(shù)為520℃固溶，160℃×24h，在77K下2195鋁鋰合金的抗拉強(qiáng)度σb>590MPa，σ0.2>470MPa，延伸率δ>16%；而500℃固溶35min+160℃×24h處理可獲得較高的低溫塑性，77K下，2219鋁鋰合金的延伸率高達(dá)29.23%，σb和σ0.2分別為484MPa和337MPa。李洪祥[14]研究了固溶軋制后的6201鋁合金，在相同的軋制壓下量條件下，軋制溫度越低，位錯(cuò)晶胞和位錯(cuò)的數(shù)量就越高，甚至?xí)葑兂蓙喚�。不同溫度下軋制后時(shí)效硬度變化曲線如圖1-3所示。軋制變形量為70%時(shí)，-196℃冷卻軋制、-70℃冷卻軋制和室溫軋制的抗拉強(qiáng)度分別為341MPa、315MPa和309MPa。經(jīng)過-196℃冷卻、196℃冷卻軋制+125℃時(shí)效4h的抗拉強(qiáng)度(345MPa)降低了9.8%。-196℃冷卻軋制+125℃時(shí)效4h后抗拉強(qiáng)度高達(dá)345MPa，與室溫軋制+125℃時(shí)效4h(抗拉強(qiáng)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]5182鋁合金板材成形性能研究[J]. 韓俊超,董曉傳,曲周德,周正,李超.  塑性工程學(xué)報(bào). 2020(02)
[2]低溫軋制及時(shí)效熱處理對(duì)Al-Zn-Mg鋁合金顯微組織與性能的影響[J]. 陳送義,劉強(qiáng),陳康華,黃蘭萍.  粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2020(01)
[3]5083P-O鋁合金板材高低溫性能研究[J]. 孫曉紅,張世欣,馬立勇,郭周鵬,王建陽,李博文.  無線互聯(lián)科技. 2019(24)
[4]車用鋁合金AA5182溫?zé)岢尚窝芯縖J]. 公丕昊,陳劼實(shí),楊磊.  鍛壓技術(shù). 2019(05)
[5]2219鋁合金FSW接頭低溫力學(xué)性能研究[J]. 丁延松,曲文卿,李來平.  電焊機(jī). 2019(01)
[6]7A04高強(qiáng)鋁合金熱脹形性能的研究[J]. 鄧俊彥,翟靖,鄧沛然,李崇桂.  熱加工工藝. 2018(13)
[7]高強(qiáng)7050鋁合金超低溫大變形加工與組織、性能調(diào)控[J]. 侯隴剛,劉明荔,王新東,莊林忠,張濟(jì)山.  金屬學(xué)報(bào). 2017(09)
[8]AW-6016-T4板材的低溫成形行為（英文）[J]. M.KUMAR,N.SOTIROV,F.GRABNER,R.SCHNEIDER,G.MOZDZEN.  Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(06)
[9]鋁鋰合金的研究與應(yīng)用進(jìn)展[J]. 張文毓.  裝備機(jī)械. 2017(01)
[10]基于有限元模擬的鋁合金管液壓脹形的工藝研究[J]. 史雙喜.  現(xiàn)代制造工程. 2016(05)

博士論文
[1]5A06鋁合金中厚板差溫反拉深成形規(guī)律研究[D]. 張志超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016

碩士論文
[1]低溫形變熱處理對(duì)6201鋁合金組織性能的影響[D]. 李紅祥.北京有色金屬研究總院 2019
[2]兩種汽車車身用鋁合金板材的沖壓成形性研究及應(yīng)用[D]. 王猛.天津工業(yè)大學(xué) 2019
[3]復(fù)雜曲率鋁合金2B06零件液壓脹形過程及失效控制研究[D]. 王亞楠.湘潭大學(xué) 2018
[4]低溫處理對(duì)3105鋁合金組織和性能的影響[D]. 程麗霞.西南大學(xué) 2013
[5]鎂合金板材正反向快速氣壓脹形數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究[D]. 張治朋.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[6]熱處理工藝對(duì)2195鋁鋰合金低溫力學(xué)性能影響規(guī)律研究[D]. 胡鐵牛.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008



本文編號(hào)：2982425